Im Laufe der Evolution ein großes Gehirn zu entwickeln und dann zu erhalten, ist aufwendig. Stellt sich die Frage, warum die Gehirngröße im Tierreich stark variiert. Wiener Verhaltensforscher haben nun einige gängige Hypothesen zum evolutionären Nutzen großer Gehirne überprüft. Im "Journal of Evolutionary Biology" zeigen sie, dass sich Fische in einigen Annahmen stark von Vögeln und Säugetieren unterschieden. Sie plädieren daher dafür, solche Hypothesen umfassend zu prüfen.

Unterschiede der Gehirngröße verschiedener Tierarten werden üblicherweise mit Kompromissen erklärt: Den Vorteilen eines größeren Gehirns, wie beispielsweise verbesserte kognitive Fähigkeiten, stehen potenzielle Kosten gegenüber, etwa der erhöhte Energiebedarf, der notwendig ist, um ein größeres Gehirn aufzubauen und zu versorgen. Daher wurden mehrere Hypothesen formuliert, die diese Kompromisse mit verschiedenen ökologischen, verhaltensbezogenen oder physiologischen Aspekten erklären.

So gibt es etwa die Hypothese des "teuren Gewebes", wonach der hohe Energieaufwand, der für ein großes Gehirn notwendig ist, über energetische Einsparungen an anderer Stelle ermöglicht wird, etwa einer verringerten Fruchtbarkeit. Der Hypothese des "sozialen Gehirns" zufolge ermöglicht ein größeres Gehirn, immer komplexere Bindungen zu Artgenossen zu knüpfen, um ihr Verhalten besser einschätzen und damit nutzen zu können. Die Hypothese des "kognitiven Puffers" besagt, dass ein größeres Gehirn erlaubt, Herausforderungen der Umwelt besser zu bewältigen und länger zu leben.

Drei prominente Hypothesen unter der Lupe

"Diese drei Hypothesen werden oft so dargestellt, als ob sie allgemein gültig wären", erklärte Arne Jungwirth vom Konrad-Lorenz-Institut für Vergleichende Verhaltensforschung der Veterinärmedizinischen Universität Wien gegenüber der APA. Sie seien auch mit zahlreichen Daten aus Untersuchungen an Säugetieren und Vögeln untermauert, aber es sei nicht klar, ob das auch in anderen Tiergruppen hält.

Daher hat Jungwirth gemeinsam mit Stefan Fischer drei der prominentesten Hypothesen anhand von Fischen überprüft. Sie nutzten dazu Angaben aus der öffentlich zugänglichen Datenbank "FishBase" mit den wichtigsten Fakten zu rund 35.000 Fischarten (www.fishbase.se).

Dabei fanden sie zumindest bei einigen Fischgruppen Übereinstimmungen mit den Vorhersagen der "teuren Gewebe"- und der "sozialen Gehirn"-Hypothese: "Dieses bei Säugern und Vögeln gefundene Muster, wonach es einen negativen Zusammenhang zwischen Eianzahl pro Gelege bzw. Anzahl an Jungtieren pro Schwangerschaft und der Größe des Gehirns gibt, konnten wir auch bei den Ei-Daten von Fischgruppen sehen", sagte Jungwirth. Ebenso zeigt sich bei vielen Fischarten ein Zusammenhang zwischen größeren Gehirnen und erhöhter Sozialität - gemessen am Grad der Monogamie. "Monogame Arten haben größere Gehirne", so der Forscher, was mit der These des "sozialen Gehirns" übereinstimmt.

Fische mit großen Gehirnen haben kürzere Lebensdauer

Andere Hypothesen konnte die Studie jedoch nicht verifizieren: Im Widerspruch zur "Kognitiver Puffer"-Hypothese steht etwa, dass Fische mit großen Gehirnen kürzere Lebensdauer haben. Zudem haben "jene Fischarten, die Brutpflege betreiben, tendenziell kleinere Gehirne", so Jungwirth. Beide Erkenntnisse stehen in starkem Kontrast zu Ergebnissen von Studien an Vögeln und Säugetieren.

Offensichtlich sind einige potenzielle Kosten und Vorteile größerer Gehirne wie reduzierte Fruchtbarkeit oder erhöhte Sozialität nahezu universell bei Wirbeltieren, während andere eher abstammungsspezifische Auswirkungen haben. Für Jungwirth unterstreichen die Studienergebnisse "deutlich, dass es notwendig ist, selbst vermeintlich gut etablierte Hypothesen anhand möglichst vieler verschiedener Tiergruppen zu testen - das Leben ist vielfältiger und faszinierender, als es unsere Theorien glauben machen." (apa)